高中物理 第十四章 电磁波 1 电磁波的发现互动课堂学案(新人教版)选修3-4.doc

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1、1 电磁波的发现互动课堂疏导引导1.麦克斯韦电磁场理论在19世纪60年代,英国物理学家麦克斯韦在总结前人研究电磁现象成果的基础上,建立了完整的电磁场理论,预言了电磁波的存在.麦克斯韦电磁场理论的内容有(1)变化的磁场产生电场图14-1-1如图14-1-1所示,麦克斯韦认为在变化的磁场周围产生电场,是一种普遍存在的现象,跟闭合电路(导体环)是否存在无关,导体环的作用只是用来显示电流的存在.注意:在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的;而静电场中的电场线是不闭合的.(2)变化的电场产生磁场图14-1-2

2、根据麦克斯韦理论,在给电容器充电的时候,不仅导体中的电流要产生磁场,而且在电容器两极板间变化的电场周围也要产生磁场(如图14-1-2所示).(3)电场和磁场相互产生的规律①恒定的电场不产生磁场;恒定的磁场不产生电场.②均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场;均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场.③振荡电场产生同频率的振荡磁场;振荡磁场产生同频率的振荡电场.2.机械波与电磁波(1)电磁波与机械波的共同点①电磁波与机械波一样,能发生反射、折射、衍射、干涉、驻波等现象.②电磁波与机械波一样,是传播能量的一种

3、形式,能传递信息.③电磁波的波长、频率、波速关系与机械波一样满足v=λf,,且传播过程中频率不变,波速由介质决定.(2)电磁波与机械波的不同点①产生的机理不同:电磁波是电磁运动产生的,是变化的电磁场在空间的传播;机械波是机械运动产生的,是振动这一运动形式在介质中的传播.②电磁波传播不需要介质,机械波必须有介质才能传播.电磁场本身是一种物质,电磁波是物质传播的形式,是靠电和磁的相互“感应”而传播的,可以脱离电荷而独立存在,故它的传播不需要介质,真空中也能传播.③电磁波是横波,电场方向和磁场方向互相垂直且都

4、与波的传播方向垂直;机械波有横波也有纵波.④电磁波波速比机械波波速大得多,任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于光在真空中的速度,即c=3.0×108m/s,电磁波传播虽然不需要介质,但在其他介质中的速度都比在真空中的小.活学巧用1.某电路的电场随时间变化的图象如图14-1-3所示,能发射电磁波的电场是()图14-1-3思路解析:图A中电场不随时间变化,不产生磁场,图B和图C中电场都随时间做均匀变化,只产生稳定的磁场,也不会产生和发射电磁波.图D中电场随时间做不均匀的变化,能在周围空间产生变化的磁场,

5、而这种磁场的变化也是不均匀的,又能产生变化的电场,从而交织成不可分割的统一体,电磁场由近及远地传播,形成电磁波.答案:D2.某空间出现了如图14-1-4所示的一组闭合的电场线,这可能是()图14-1-4A.沿AB方向磁场在迅速减弱B.沿AB方向磁场在迅速增强C.沿BA方向磁场在迅速增强D.沿BA方向磁场在迅速减弱思路解析:根据电磁感应,闭合回路中的磁通量变化时,使闭合回路中产生感应电流,该电流可用楞次定律判断,根据麦克斯韦电磁理论,闭合回路中产生感应电流,是因为闭合回路中受到了电场力的作用,而变化的磁场

6、产生电场,与是否存在闭合回路没有关系,故空间内磁场变化产生的电场方向,仍可用楞次定律判断,四指环绕方向即感应电场的方向,由此可知A、C正确.答案:AC3.关于电磁场和电磁波,下列叙述中正确的是()A.均匀变化的电场在它周围空间产生均匀变化的磁场B.电磁波和机械波一样依赖于介质传播C.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直,且与波的传播方向垂直D.只要空间某个区域有振荡的电场或磁场,就能产生电磁波思路解析:均匀变化的电场和恒定电流一样,只能产生不变的磁场,所以A是错误的.电磁波是电磁场自身的运动

7、过程,它本身就是物质,不需介质传播;振荡的电场和振荡的磁场总是交替产生,且能由发生的区域向周围空间传播,产生电磁波,选项B错,D正确.理论分析和实验都证明电磁波是横波,电磁场中的E、B矢量跟波的传播方向是互相垂直的.答案:CD4.电磁波从真空传入水中时,下列说法正确的是()A.频率不变,波速变大,波长变大B.频率不变,波速变小,波长变小C.波速不变,频率变小,波长变大D.波速不变,频率变大,波长变小思路解析:电磁波的波长λ,波速v和频率f与机械波一样,满足c=fλ,传播过程中,频率不变,CD两项错误.但

8、电磁波在真空中的速度最大,而在介质中速度都会减小,故从真空传入水中时波速变小,波长变小.电磁波的波速与机械波的不同点是在真空中速度最大,为光速c,在任何其他介质中的速度都比c小.答案:B

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